基于PLC的摩天旋轉式立體車庫控制系統設計

甘天祥，吳何畏（通訊作者）

（湖北文理學院機械與汽車工程學院，湖北 襄陽 441053）

基于PLC的摩天旋轉式立體車庫控制系統設計

甘天祥，吳何畏（通訊作者）

（湖北文理學院機械與汽車工程學院，湖北 襄陽 441053）

以摩天旋轉機構為主機械框架，結合光電傳感器和行程開關對車位檢測，三菱PLC邏輯分析得到存取車最佳車位，通過控制車位旋轉電機使車位以最短時間到達庫門，實現存取車行為。本文以PLC控制系統設計為核心，著重介紹了控制系統硬件PLC確定與I/O點分配，以及立體車庫存取車的程序流程設計。

摩天旋轉式；三菱PLC；立體車庫；自動控制

一方面，針對城市停車設施規劃、建設以及督查等工作，住建部發布了關于開展相關工作的通知。另一方面，日前根據建筑物的性質、區位等屬性情況，一系列對應發展方案得以實行，以期達到完善停車位配建標準和制定配建停車場、路外公共停車場及路內停車位等目標。基于以上情況，新一代停車解決方案出現。

摩天旋轉式立體車庫作為新生代機械立體車庫，以節省土地、調車時間短、安全可靠、結構美觀等特點深受人們的認可。文章將圍繞基于PLC的摩天旋轉式立體車庫以中，介紹其控制系統的設計實現方法。

1 系統結構和控制要求

摩天旋轉式立體車庫基本結構形狀為摩天輪形；摩天旋轉式立體車庫的機械部分主要為車位旋轉框架、車位懸停機架和安全防護裝置等，電氣控制部分主要圍繞三菱PLC控制設計及配套傳感器合理使用。

系統實現通過車位旋轉電機的控制對車輛進行上升和下降，以及車輛安全的檢測等功能。存入車輛時，PLC根據傳感器得到的位置信息自動匹配離庫門最近車位，車位以最短時間到達庫門后，車輛駛入存車機架的指定安全位置后，司機離開車庫，等待下一步存車操作；取出車輛時，輸入取車車位號，PLC根據傳感器得到的位置信息自動匹配最佳取車方案，車位旋轉電機啟動，在PLC控制下使車位旋至庫門處，司機驅車離開車庫。本文僅對一臺摩天旋轉立體車庫進行了控制系統設計，僅包含8個可存放車輛到庫位。摩天旋轉式立體車庫實物結構如圖1。

2 控制系統的硬件設計

2.1 PLC的I/O點確定與分配

根據對摩天旋轉式立體車庫控制系統的功能分析，該系統共需要30個輸入信號點以及24個輸出信號點。

圖1 某摩天旋轉式立體車庫實物結構圖

2.2 PLC可編程控制器的選擇

考慮到摩天旋轉式立體車庫的控制量只有數字開關量，并且對于系統的可靠性以及反應速度的要求比較高，所以選擇三菱FX－2N系列 PLC 控制器，該系列控制器特點為：控制規模可達16 ～256點，開發周期比較短，編程方式有梯形圖和順序功能圖兩種方式，操作指令非常豐富。本文采用 FX2N－64MR 可編程控制器作為基本的控制單元。該PLC控制系統的輸入/輸出信號分配如表1所示。

表1 輸入與輸出信號分配表

2.3 外部接線圖設計

選擇PLC型號以及PLC擴展控制模塊，將相應的傳感器作為輸入端連入PLC電路圖中。輸入端為車位旋轉電機、庫門啟閉以及取車車位號輸入按鈕SB、8個車位車輛有無與車輛安全位置的光電傳感器SA檢測、8個平均分布在摩天機架上檢測車位旋轉位置的行程開關SQ與2個旋轉速度切換位置行程開關SQ以及庫門停車限位行程開關SQ檢測等輸入端。輸出端為庫門開閉電機、車位旋轉電機正反轉與停止、車位旋轉快慢速切換、8個安裝在車位上用于觸發車位旋轉位置檢測的行程開關的機械裝置等輸出端連接。并且設置8個車位存取指示燈HL及聲光報警電路YS、D。通過對控制任務的分析再結合上文的I/O分配，可以設計出PLC控制系統外部接線如圖2。

圖2 PLC與現場信號的實際連線圖

3 控制系統軟件控制流程設計

3.1 立體車庫控制系統主程序設計

PLC控制系統主要實現車位旋轉、庫門開關、車位位置及運行狀態的檢測和存取車操作。系統控制主流程如圖3所示。

圖3 立體車庫控制系統主流程圖

3.2 車庫存放車輛程序設計

存放車輛的控制流程： 系統自動檢測是否存在故障，如果有故障則停止下一步程序，如正常則進一步讀取數據監測確定是否存取車；若存車則檢測車庫上是否車輛停滿，若有車輛停滿則顯示滿位，若存在空位則系統運行存車程序；系統檢測空車位數量，空車位車位指示燈閃爍以及對應車位用于觸發行程開關的機械裝置彈出；車位旋轉電機以正轉慢速狀態運行預定時間后停止，PLC根據8個均布在摩天機架上的行程開關檢測得到空車位位置信息，PLC根據位置信息以及預先設置車位位置優先級自動匹配離庫門最近車位，最近車位指示燈繼續閃爍、觸發裝置保持彈出狀態；PLC檢測空車位是否位于庫門處，若位于庫門處則庫門打開車輛存入車位；PLC根據車位信息判斷空車位是否處于庫門左側，則車位旋轉電機正轉，反之電機反轉。車位繼續旋轉，若PLC檢測到高低速轉換位置傳感器信號，則電機低速運行；PLC檢測到庫門停車限位信號，則電機停止運轉、車位觸發裝置回位，庫門打開車輛存入車位，PLC檢測到車輛安全位置信號，則存車位置安全；至此，存車過程基本完成。摩天旋轉式立體車庫存放車輛的程序流程如圖4所示。

圖4 摩天旋轉立體車庫存車流程圖

3.3 車庫取出車輛程序設計

取出車輛的控制流程: 系統自動檢測是否存在故障，如果有故障則停止下一步程序，如正常則進一步讀取數據監測確定是否取車；若取車則檢測取車車位號輸入信號；若存在取出行為，則系統運行取車程序，該車位車位指示燈閃爍、觸發裝置彈出；PLC根據車位旋轉位置檢測得到車位位置信息，PLC根據位置信息自動匹配最佳取車方案，車位指示燈繼續閃爍、觸發裝置保持彈出狀態；PLC檢測車位是否位于庫門處，若位于庫門處，則庫門打開，車輛離開車位；PLC根據車位信息判斷車位是否處于庫門左側，則車位旋轉電機正轉，反之電機反轉。車位繼續旋轉，PLC檢測到高低速轉換位置傳感器信號，則電機低速運行；PLC檢測到庫門停車限位信號，則電機停止運轉、車位觸發裝置回位，庫門打開，司機驅車離開車庫；至此取車過程基本完成。摩天旋轉式立體車庫取出車輛的梯形圖部分程序如圖5所示。

圖5 取車部分梯形圖程序

4 結語

目前，短時停車需求集中的交通樞紐，車位短缺的商場、醫院和景點等區域，以及因為前期規劃問題導致后期車位需求暴漲的老舊住宅區都面臨著不同程度的車位問題。而立體車庫“向上向下要空間”的發展理念將使立體車庫的建設從一定程度上解決這些問題。

摩天旋轉立體車庫以省地、方便、經濟、靈活、可靠為特點。可以以此機電設備為平臺，加入大數據、人工智能等核心科技，使之更加人性化、智能化、符合未來停車問題解決方案。

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U491.71;TP273

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1671-0711（2017）12（上）-0154-02